轴流式双排对转压气机在不同转速匹配条件下流动控制机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
50976093
项目类别：
面上项目
资助金额：
36.0万
负责人：
刘波
依托单位：
西北工业大学
学科分类：
E0602.内流流体力学
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
赵旭民；项笑镕；陈云永；王铁栋；乔立青；梁俊；
关键词：
流动控制动-动相干数值模拟对转压气机试验研究

项目摘要

对转技术作为有效提高压气机做功能力并大幅度减小其自身重量的有效途径之一，在未来新型航空、航天推进系统动力装置的发展中必将发挥重要作用。.本项目拟采用先进的三维粒子图像测速仪一PIV技术和PSP压敏涂料技术，结合常规测量方法，辅之以数值模拟手段，再现双排对转压气机中动-动叶排反向旋转所产生的复杂流动现象；研究不同转速匹配条件下，对转压气机中由于两排转子相对反向旋转引发的流场结构变化，揭示动-动叶排相干引发的流动规律变化；建立后排动叶反向旋转的切割作用对前级动叶出口气流角诱导机制；探索逆压梯度下，对转效应引发的非定常相干效应影响因素，充分认识其内部损失机理和流动控制规律，由此探索超常规负荷对转压气机设计的新概念和最佳气动布局，为新型对转压气机流动控制和气动优化设计提供科学依据。

结项摘要

对转技术的基本思路是取消静子部件，采用转子反向旋转提高其做功能力，是目前有效提高压气机做功能力并大幅度减小其自身重量的有效途径之一，而其面临的关键技术难点是在压气机的逆压梯度环境下，流动难以组织和控制，加之转子叶排对转而产生的强烈非定常效应以及随之而来的一系列气动影响，使得压气机内部流动更为复杂。.本项目从试验研究和数值模拟两方面入手，重点研究对转压气机中反向旋转叶排不同转速匹配和轴向间隙改变对压气机性能的影响，通过分析动-动叶排间隙中流场分布结构，揭示动-动相干效应的内在联系。.本项目探索并形成了具有自主知识产权的内流PSP压敏涂料测量方法和程序；在国内率先把光学压敏涂料测压技术应用于轴流式对转压气机出口导叶压力分布测量中，构建了基于光学压力敏感涂料测量技术的压力测量系统，在轴流式对转压气机试验平台出口静叶上进行了较为系统的实验验证，通过与传统压力测量结果对比表明：光学压敏涂料压力测量精度已达到工程应用水平。.在国内首次突破了自主构建光学测量系统PIV的关键技术，在研究叶轮机械内流速度场测量技术方面取得了突出的创新成果。.系统地总结了尾迹流动特性随工况变化在不同轴向位置、叶展高度的变化规律。探索了对转压气机非轴对称端壁对二次流动的控制，发展了级环境下对转压气机优化设计方法，为进一步研究对转压气机流动控制机理提供了科学依据。.本基金的研究成果不仅可为先进航空推进技术领域的预先应用研究、武器装备型号研制以及民用燃气轮机研发等提供先进的计算与测量手段，且也可应用于在先进航空飞行器研制，具有重要的理论研究意义、学术价值和工程应用前景。.目前已在国内核心期刊、国际学术会议和国外期刊上发表研究论文18篇，获发明专利授权1项、申请发明专利3项，培养博士研究生5名，硕士研究生8名。